城市轨道交通供电技术442页完整版教学课件汇总全书电子教案

1、单元1 城市轨道交通供电系统概述1.1 城市轨道交通概述1.2 城轨供电系统的功能1.3 城轨供电系统的组成1.4 城轨供电系统的发展1.5 城轨供电系统的迷流腐蚀与防护 【主要内容】1.1 城市轨道交通概述 一、城市轨道交通的定义和特点二、城市轨道交通的类型三、城市轨道交通系统的组成1、城市轨道交通定义:通常以电能为动力,采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。一、城市轨道交通的定义和特点 2、城市轨道交通的特点： （1）安全 （2）快捷 （3）准时 （4）舒适 （5）运量大 （6）无污染（或少污染） （7）占地少， 不破坏地面景观一、城市轨道交通的定义和特点 二、城市轨道交通的类型1、

2、地铁地下铁道交通（简称地铁），是一种在城市中修建的快速、大运量的轨道交通。 二、城市轨道交通的类型2、轻轨城市轻轨铁路（简称轻轨），泛指高峰时单向客运量在13万人次/h 的中等运量的轨道交通系统。 二、城市轨道交通的类型3、市郊铁路市郊铁路是指把城市市区与郊区、尤其是远郊区联系起来的长距离城市轨道交通系统。 二、城市轨道交通的类型4、独轨独轨铁道是指车辆在一根轨道上运行的一种轨道交通系统。通常分为跨坐式和悬挂式两种类型。 三、城市轨道交通系统的组成城市轨道交通系统1、车辆城市轨道交通的车辆是用来运输旅客的工具。按有无动力可分为两大类： (1)拖车(T)：本身无动力牵引装置 (2)动车(M)：本

3、身带有动力牵引装置 三、城市轨道交通系统的组成2、供电系统城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电压等级一定的电流形式（直流或交流电）供给给通风、空调、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等用电设备。三、城市轨道交通系统的组成3、通信系统城市轨道交通的通信系统是传递语言、文字、数据、图像等多种信息的综合业务数字系统。它包括：数字传输、电话交换、高度电话、有线和无线通信，闭路电视、有线广播、时钟、电源等设备系统。三、城市轨道交通系统的组成4、信号系统城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高线路通过能力的重要

4、设施。实现这一方式的关键设备是列车自动控制系统ATC。三、城市轨道交通系统的组成三、城市轨道交通系统的组成5、其他 自动售检票、暖通空调、屏蔽门、自动扶梯和电梯等车站设施和防火、灭火、给排水系统等环控设施。 电力监控系统、机电设备监控系统、屏蔽门监控系统、防淹门(FG)互联系统、火灾自动报警、广播系统、闭路电视系统、车载信息系统、车站信息系统、自动检售票系统、信号系统、时钟系统等综合监控系统。城轨供电系统的功能：1、全方位的服务功能 2、故障自救功能 3、系统的自我保护功能4、防止误操作的功能5、方便灵活的调度功能6、完善的控制、显示和计量功能7、电磁兼容功能 1.2 城轨供电系统的功能1.3

5、 城轨供电系统的组成城市轨道交通作为城市电网的一个重要用户，主要有外部供电系统、牵引供电系统和动力照明系统三大组成部分。1发电厂（站）；2升压变压器；3电力网；4主降压变电站；5直流牵引变电所；6馈电线；7接触网；8走形轨；9回流线。一、外部供电系统1.外部供电系统：从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分。二、牵引供电系统2.牵引供电系统： 从主降压变电站及其以后部分，包括：直流牵引变电所、馈电线、接触网、走行轨及回流线等。 三、动力照明供电系统动力照明供电系统 ：1、降压变电站2、配电所（室）3、配电线路1.4 城轨供电系统的发展伴随着轨道交通的发展，电力牵引方式有许

6、多不同的 制式出现。何谓制式? 供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电 压的种类（或形式）。为什么会有不同的制式出现？ 低压直流直流串励电机端电压限制低频单相交流制功率增大能耗损失大直流串激电动机端电压不能太高工频单相交流制单相交流整流子电机整流换向问题采用低频电源，系统更复杂，需专门供电我国干线电气化铁路采用供电电压25KV存在分相区问题三相交流制式易调速，性能好技术成熟一、供电制式的发展供电网复杂投资大，被淘汰世界各国的城市轨道交通的供电电压都在直流550-1500V之间。IEC标准：600V、750V和1500V。我国国标：750V、1500V。北京和天津地铁采用DC750V第

7、三轨供电。上海、广州、南京、深圳和大连采用DC1500V接触网馈电。 二、城轨供电系统的供电制式1.5 城轨供电系统的迷流腐蚀与防护一、迷流的形成二、迷流的危害三、迷流的防护1、直流牵引杂散电流的形成:一、迷流的形成2、杂散电流的腐蚀原理:一、迷流的形成1、若地下杂散电流流入电气接地装置，将引起过高的接 地电位，使设备无法正常工作。2、若钢轨（走行轨）局部或整体对地的绝缘变差，则此 钢轨（走行轨）对大地的泄漏电流增大，引起牵引变 电所的框架保护动作，导致整个牵引变电所的断路器 会跳闸，全所失电，影响地铁的正常运营。3、对城市轨道隧道、道床或其他建筑物的结构钢以及地 下的金属管线（如电缆、金属管

8、件等）造成电腐蚀， 缩短了其使用寿命。二、迷流的危害1、杂散电流的防护原则：（1）堵：隔离和控制所有可能的杂散电流泄漏途径 ， 减少杂散电流进入城市轨道的主体结构、设备及可 能与其相关的设施。（2）排：通过杂散电流的收集及排流系统，提供杂散电 流返回至牵引变电所负母线的通路，防止杂散电流 继续向本系统外泄漏，以减少腐蚀。 （3）监测：设计完备的杂散电流监测系统，监视、测量 杂散电流的大小，为运营维护提供依据。三、迷流的防护2、杂散电流防护的措施：（1）降低走行轨对地的电位（2）增加走行轨对地的过渡电阻 （3）敷设杂散电流收集网三、迷流的防护复习与思考城市轨道交通的特点是什么？城市轨道交通有哪些

9、类型？各有什么特点？城轨供电系统的功能及要求是什么？城轨供电系统由哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？城轨供电系统采用何种供电制式？迷流腐蚀形成的原因是什么？如何防护？单元2 外部供电系统2.1 电源2.2 外部供电方式2.3 主变电所2.4 中压供电网络 【主要内容】2.1 电源 一、城轨供电系统对外部电源的要求二、城轨交通供电系统的电源电压等级三、电源外线的一般设计原则四、谐波及其治理一、城轨供电系统对外部电源的要求1、国标对一级负荷电源的规定:国标供配电系统设计规范（GB 50052-2009）规定： 一级负荷应由两路电源供电；当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏。一级负荷

10、中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急系统。一、城轨供电系统对外部电源的要求1、国标对一级负荷电源的规定:（GB 50052-2009）对应急电源的规定： 独立于正常电源的发电机组。供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。蓄电池。干电池。 城轨交通供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所，都要求能获得2路电源。 一、城轨供电系统对外部电源的要求2、城轨交通供电系统对电源的要求：2路电源要求来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。每个进线电源的容量应满足变电所全部1、2级负荷的要求。2路电源应分列运行，互为备用，当1路电源发生故障时，由另1路电源恢复

11、供电。为便于运营管理和减少损耗，要求集中式供电的主变电所的站位和分散式供电的电源点，要尽量靠近城轨交通线路，减少引入城轨交通的电缆通道的长度。 一、城轨供电系统对外部电源的要求2、城轨交通供电系统对电源的要求：设有两座以上主变电所的应急电源系统中，在保证城轨电动车组安全快捷地运送旅客的基本功能的前提下，要求将下列负荷纳入应急电源系统：保证一定运输能力的牵引负荷：一定运输能力的负荷应是指高峰小时以下的运输能力时的负荷。保证地铁正常运行必须的动力照明负荷：通信、信号、自动售检票机、屏蔽门、工作照明、变电所自用电、自动扶梯。二、城轨交通供电系统的电源电压等级1、城网电压等级现状与发展：国家标准标准电

12、压( GB156-2003)的规定 ：220 kV及以上的电压等级为高压送电网。110 kV、66 kV等级为高压配电网。1 kV以上35 kV及以下电压等级为中压配电网。1kV及以下为低压配电网。国外城轨供电系统广泛采用20 kV中压网络。二、城轨交通供电系统的电源电压等级2、集中式供电对外部电源电压等级的要求：集中式供电要求从城网引进高压电源。集中式外部电源方案，目前外部电源电压等级一般为110kV。 东北地区沈阳、哈尔滨等则为66 kV。 二、城轨交通供电系统的电源电压等级3、分散式供电对外部电源电压等级的要求：分散式供电需要从城网直接引入中压电源。中压网络的电压等级应与城网相一致。 可

13、以采用35kV，也可以采用10kV。 三、电源外线的一般设计原则1、所有电源外线应就近从城网引至电源变电所（主变电所或电源开闭所）。2、对于分散式供电方案，引至同一电源开闭所的两回电源线路应从城网变电站不同馈电母线直接引入，电源线路在城区应采用电缆线路引入，在郊区宜采用电缆线路（也可采用架空线路）引入。3、对于集中式供电方案，引至同一主变电所的两回电源线路至少应有一回电源直接从城网变电站馈电母线专用回路引入。电源线路在城区宜采用电缆线路引入，在郊区可采用架空线路引入。三、电源外线的一般设计原则4、对于电缆线路，引至同一电源变电所的两回电源线路应敷设在不同的电缆通路或同一通路的不同支架和管道内。

14、5、电缆（架空线）导体的输送容量，应根据主变压器容量确定。6、电缆（架空线）线路工程设计应考虑当地气象条件。7、电缆（架空线）的技术条件应满足运行要求。8、电缆型式及导线截面积的计算应根据不同环境温度、敷设方式下的载流量等确定。9、电缆金属外护套的感应电压应满足电力工程电缆设计规范(GB50217)的相关要求。三、电源外线的一般设计原则10、电缆（架空线）线路应满足防雷要求。11、电缆（架空线）线路应满足防震要求。12、电缆线路应满足防蚁要求。13、电缆线路应满足防火要求。14、电缆在主变电所外敷设时，可以采用随道内、电缆沟、 直埋、穿管等方式。15、电缆在主变电所内敷设时，可以采用电缆支架等

15、方式。16、电缆（架空线）线路不应干扰线路附近通信设施的良好 运行，否则应采取相应措施。17、沿电缆线路敷设的光纤的技术性能应满足运行要求。四、谐波及其治理1、谐波的概念：在理想干净的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正弦波。由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加电压与产生的电流不成线性正比）关系而造成波形畸变。当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递（如变压器）、变换（如交直流换流器）、吸收（如电弧炉）系统发电机所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的高次谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低。四、谐波及其治理2、谐波的危害谐波对

16、供电线路产生了附加损耗。谐波影响各种电气设备的正常工作谐波使电网中的电容器产生谐振。谐波对附近的通信系统产生干扰。四、谐波及其治理3、谐波的治理增加牵引整流机组的脉波数。安装滤波装置或谐波补偿装置。谐波补偿装置。荧光灯。一、集中供电 二、分散供电三、混合供电四、三种电源供电方案的比较2.2 外部供电方式一、集中供电集中供电：由城轨专用主变电所构成的供电方案。一、集中供电集中供电举例：上海地铁外部集中供电二、分散供电分散供电：在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要的电源而构成的供电系统。 三、混合供电混合供电 ：以集中式供电为主，个别地段直接引入城市电网电源作为补充，称之为混合式供电。 为保

17、证系统的可靠性，无论采用哪种供电方式，构成系统时都应首先采用环网式供电方式。四、三种电源供电方案的比较（1）供电质量（2）供电可靠性（3）中压网络电压（4）对城网影响（5）资源共享（6）工程实施2.3 主变电所一、主变电所的位置选择 二、主变电所的设备三、主变电所的主接线 一、主变电所的位置选择1、应尽量靠近地铁线路、接近负荷中心。2、各主变电所的负荷平衡，并使其两侧的供电距离基本相同。3、靠近地铁车站，以缩短电缆通道的距离，减少和城市地下管网的交叉和干扰。4、应考虑路网规划与其他地铁线路资源共享，并预留电缆通道和容量。二、主变电所的设备为减少占地面积，主变电所应设计成室内式。主变电所宜选用S

18、F6绝缘全封闭组合电器（GIS）。主变电所无需另设电容补偿装置。主变电所二次回路：有就地级、距离级和远动级三级控制设计应与地铁牵引变电所相协调，采用综合自动化系统。 每座主变电所从城市电网引入两路独立的110kV或63kV电源 。三、主变电所的主接线2.4 中压供电网络一、中压供电网络的电压等级二、中压供电网络的构成形式三、国内城市轨道交通中压网络现状一、中压供电网络的电压等级（1）35KV中压网络（2）33KV中压网络（3）20KV中压网络（4）10KV中压网络以上几种中压网络的比较如下表：一、中压供电网络的电压等级序号项 目35 kV33 kV20 kV10 kV1适用标准国家标准国际标准

19、国家、国际标准国家、国际标准2对外部电压等级要求城网可以没有35 kV城网可以没有33 kV城网可以没有20kV一般城网均已有10 kV3设备国产化国 内国 外国 内国 内4环网柜情况无环网柜有环网柜有环网柜有环网柜5设备尺寸及占用变电所面积较大，不利于减小车站体量较小(C-GIS)，利于减小车站体量较小，利于减小车站体量，节省土建投资较小，利于减小车站体量6设备价格适 中最 高适中，比35 kV低最 低7输电容量较 大较 大适中，比10 kV大较 小8输电距离较 长较 长适中，比10 kV长较 短9城市轨道交通应用国内有采用国内外有采用国外有采用国内外有采用二、中压供电网络的构成形式1、构成

20、原则:（1）安全可靠，经济合理，满足供用电的要求。（2）接线简单，负荷平衡，保护完善。（3）环网供电，调度方便，误操作机会为零。（4）各种变电所皆为双电源，主接线尽可能一致。二、中压供电网络的构成形式2、构成形式：集中供电：中压网络的构成形式为树型(二叉树)结构 二、中压供电网络的构成形式2、构成形式：分散供电：中压网络的构成形式一般采用点对点的结构国内通常采用的中压供电网络为10kV、35kV两个电压等级。三、国内城市轨道交通中压网络现状复习与思考城轨交通供电系统对电源有哪些要求？城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？城市轨道交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？外部供电系统对城轨交通的

21、供电方式有哪几种？各有什么特点？城轨交通主动变电所的位置应该如何选择？什么是中压网络？中压网络有哪些电压等级？中压网络有哪些构成形式？单元3 牵引变电所的主要电气设备3.1 概述3.2 整流机组3.3 高压开关设备3.4 互感器3.5 避雷装置3.6 成套设备 【主要内容】3.1 概述一、牵引变电所的类型和原理二、直流牵引变电所的设备分类直流牵引变电所从双电源受电，经整流机组变压器降压，分相后，按一定整流接线方式由大功率硅整流器把三相交流电变换为与直流牵引网相应电压等级的直流电，向电动车组供电。直流牵引变电所间距离仅几千米，一般不设分区所和开闭所。 一、牵引变电所的类型和原理二、直流牵引变电所

22、的设备分类一次电路：为了实现牵引变电所的受电、变电和配电的功 能，在牵引变电所所中，必须把各种电气设备按一定的接 线方案连接起来，组成一个完整的供配电系统。在这个系 统中担负输送、变换和分配电能任务的电路称为主电路。 一次设备：一次电路中的所有电气设备。 二、直流牵引变电所的设备分类二次电路：用来控制、指示、监测和保护主电路及其主电 路中设备运行的电路称为二次电路（二次回路)。 二次设备：二次电路中的所有电气设备。 一次设备按其在一次电路中的功用又可分为：（1）变换设备（2）控制设备（3）保护设备（4）补偿设备（5）成套设备 二、直流牵引变电所的设备分类3.2 整流机组一、变压器二、整流器三、

23、等效24脉波整流机组1、作用和原理：一、变压器2、变压器的构造: 1信号温度计；2铭牌；3呼吸器；4油枕；5油标；6安全气道；7气体继电器；8高压套管；9低压套管；10分接开关；11油箱；12铁心；13绕组；14放油阀；15小车；16接地端子一、变压器（1）铁心：用导磁良好的硅钢片叠装而成，形成闭合回路。（2）线圈：又称为绕组，是变压器的导电回路，用铜线或铝 线绕成多层圆筒形。（3）油箱：把变压器连成一个整体及进行散热。（4）油枕：又称为油柜，油枕的作用是储油与补油，减少油 的老化速度。（5）呼吸器：过滤空气，从而保持油的清洁。（6）防爆装置：防止变压器油箱爆炸或变形。一、变压器（7）散热器：

24、降低变压器油温度，有自冷、强迫风冷和强迫 水冷等措施。（8）绝缘套管：与箱体绝缘。（9）瓦斯继电器：当变压器内部发生严重故障时，瓦斯继电 器接通断路器跳闸回路；当变压器内部发生不严重故障 时，瓦斯继电器按通故障信号回路。（10）温度计：测量油箱上层油温，监视变压器运行是否正常。（11）调压装置：保证变压器二次侧电压。分有载调压和无载 调压两种。一、变压器3、变压器的主要技术参数（1）额定电压（2）额定电流（3）额定容量（4）变比一、变压器3、变压器的主要技术参数（5）铜损（6）铁损（7）阻抗电压降（8）空载电流（9）连接组别一、变压器4、变压器的分类（1）按变压器的应用方式分：升压变压器和降压

25、变压器。（2）按变压器的相数分：单相、三相和多相变压器。（3）按线圈形式分：单线圈变压器（自耦变压器）、双线圈变 压器、三线圈变压器。（4）按变压器铁心和线圈的相对位置分：心式变压器和壳式变 压器两种。心式变压器的线圈包在铁心的外围，壳式变压 器的铁心包在线圈的外围。（5）按变压器绝缘和冷却方式分有油浸式、干式和充气式三种。（6）按调压装置的种类分有载调压变压器和无载调压变压器。一、变压器（1）三相半波整流电路 变压器二次侧接成星形，一次侧接成三角形，避免3次谐波流入电网。共阴极接法共阳极接法。三相电路触发角的起点，是以自然换相点来计算的，而不是以过零点。二、整流器1、工作原理（2）两组三相半

26、波整流连接两组半波共阴、阳极串联，如其负荷电流相等，则零线电流为零，零线可以取消；两组整流器共用一组三相副边绕组，对每相绕组其通过的电流方向依次相反，这样就提高了各绕组的通电时间，提高利用率，而且前后的电流方向是相反的，消除了直流磁化的问题。二、整流器1、工作原理（3）三相桥式整流电路二、整流器1、工作原理2、整流器的构造整流器由大功率二极管及散热器、保护器件、故障显示器等组成。整流器要求可靠性高，噪声、谐波污染小，维修小。城轨交通直流牵引供电系统的整流器直流电压不太高，而电流很大，故采用两组整流并联工作的方法。整流器的过电流、过电压保护十分重要。整流器柜一般采用无焊接全螺栓结构，以便故障时拆

27、卸更换。整流器设备外形尺寸有差异与散热器选型有关。二、整流器为提高功率因素，降低网侧电压波形畸变，减少对电网的干扰，降低输出直流电压的纹波系数，城轨供电系统牵引变电所整流机组采用等效24脉波整流电路。三、等效24脉波整流机组高压开关设备正常工作情况下可靠地接通或断开电路；在改变运行方式时进行切换操作；当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正 常运行；在设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。 3.3 高压开关设备一、高压断路器 二、高压隔离开关三、熔断器四、高压负荷开关3.3 高压开关设备一、高压断路器1、功能：高压断路器（文字符号为QF）是牵引变电所高压电器设备中最重要

28、的设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备。 （1）控制作用，即根据需要将部分电气设备或线路投入或退 出运行。 （2）保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电 保护装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备 或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正 常运行。 2、结构一、高压断路器3、分类与型号 按其采用的灭弧介质分，有油断路器、六氟化硫断路器、真 空断路器等类型。按其安装地点分，有屋内式和屋外式两种 。油断路器按其油的多少和油的作用，又分为多油式和少油式。多油断路器的油既做灭弧介质，又作绝缘介质，利用油作其 相对地（外壳）甚至相与相之间的绝缘，因此油量多。少油断路器只

29、有灭弧介质，因此油量少，比较安全。油断路器结构简单，价格便宜，但油在灭弧中易碳化，检修 周期短，维护工作量大，污染大，被SF6和真空断路器取代。一、高压断路器一、高压断路器一、高压断路器4、真空断路器真空断路器利用真空度约为10-4Pa（运行中不低于10-2Pa）的 高真空作为内绝缘和灭弧介质。当灭弧室内被抽成10-4的高 真空时，其绝缘强度要比绝缘油、一个大气压力下的SF6和 空气的绝缘强度高很多。所以，真空击穿产生电弧，是由触 头蒸发出来的金属蒸气帮助形成的。真空断路器在35kV及以下电压等级中处于优势地位。一、高压断路器4、真空断路器真空断路器是由真空灭弧 室、绝缘支撑、传动机构、 操动

30、机构、机座（框架） 等组成。 按真空灭弧室的布置方式 可分为落地式和悬挂式两 种基本形式。1真空灭弧室；2绝缘支撑；3传动机构；4基座；5操动机构一、高压断路器（1）真空灭弧室真空灭弧室是真空断路器中最重要的部件。 1静触头；2动触头；3屏蔽罩；4波纹管；5与外壳封接的金属法兰盘；6波纹管屏蔽罩；7绝缘外壳一、高压断路器外壳：整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。对外壳的要 求首先是气密封要好；其次是要有一定的机械强度；再是有良好的绝缘性能。波纹管：波纹管既要保证灭弧室完全密封，又要在灭弧室 外部操动时使触头作分合运动，允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距。一、高压断路器屏蔽罩：触头周围的

31、屏蔽罩主要是用来吸附燃弧时触头上 蒸发的金属蒸气，防止绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时，也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复。 触头：是真空灭弧室内最为重要的元件，灭弧室的开断能 力和电气寿命主要由触头状况来决定。根据触头开断时灭弧的基本原理不同，可分为非磁吹触头和磁吹触头两大类。一、高压断路器（2）操动机构操动机构是带动高压断路器传动机构进行合闸和分闸的机构。依断路器合闸时所用能量形式不同，操动机构可分以下几种：手动机构（CS型）指用人力进行合闸的操动构。电磁机构（CD型）指用电磁铁合闸的操动机构。弹簧机构（CT型） 指事先用人力或电动机使弹簧储能实现 合闸的弹簧合

32、闸操动机构。一、高压断路器（2）操动机构电动机机构（CJ型）用电动机合闸与分闸的操动机构。液压机构（CY型）指用高压油推动活塞实现合闸与分闸的 操动机构。气动机构（CQ型）指用压缩空气推动活塞实现合闸与分闸 的操动机构。一、高压断路器 储能：一、高压断路器 合闸操作：合闸电磁铁操作：接到合闸命令后，合闸电磁铁的动铁芯 被吸向下运动，拉动导板也向下运动，使杠杆向反时针方 向转动，并带动固定在定位件上的滚轮13运动，推动定位 件作顺时针转动将储能维持解除，完成合闸操作。手动按钮操作：按动安装在面板上的合闸按钮，使其推动 脱扣板，通过调节螺杆推动定位件作顺时针转动，完成合 闸操作。 一、高压断路器分

33、闸操作： 自动分闸操作：当机构处于合闸状态时，一旦脱扣器接到分闸 信号，过流脱扣电磁铁或分闸电磁铁向上吸动，将带动顶杆推 动脱扣板作顺时针移动，从而带动锁扣作逆时针转动，使锁扣 与锁扣之间的搭接解除。解除后的锁扣在储能弹簧的带动下作 逆时针转动，通过杠杆推动半轴作顺时针转动，从而完成分闸 操作。手分按钮分闸操作：当用手分按钮推动分闸连杆时，带动了固 定在半轴上的脱扣板向上运动，从而带动半轴转动，解除扇形 板与半轴的扣接，使扇形板转动，完成分闸动作。 一、高压断路器二、高压隔离开关高压隔离开关（文字符号为QS）又称隔离刀闸，是一种结构比较简单的高压开关电器。在合闸状态下能可靠的通过额定电流和短路

34、电流，但因为它没有专门的灭弧装置，不能用来切断负荷电流和短路电流。使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行操作。隔离开关在分闸时，动静触头间形成明显可见的断口，绝缘可靠。 1、作用：（1）隔离高压电源，以保证其他设备的检修安全。（2）倒闸操作：当合闸时，先合隔离开关，后合断路器； 分闸时，先分断路器，后分隔离开关。这种操作通常 称为倒闸操作。为了保证安全，一般要装有和断路器 之间的连锁装置，以防止误操作。（3）接通和断开小电流电路。 二、高压隔离开关2、分类和型号：按照不同的分类方式，隔离开关有多种类型。（1）按装设地点的不同，可分为户内式和户外式两种。（2）按绝缘支柱数目，分为柱式、

35、双柱式和三柱式三种。（3）按动触头运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、 摆动式和插入式等。二、高压隔离开关2、分类和型号：（4）按有无接地闸刀，可分为无接地闸刀、一侧有接地闸 刀、两侧有接地闸刀三种。（5）按操动机构的不同，可分为手动式、电动式、气动式 和液压式等。（6）按极数，可分为单极、双极、三极三种，以及按安装 方式分为平装式和套管式等。二、高压隔离开关2、分类和型号：二、高压隔离开关3、10KV高压隔离开关：二、高压隔离开关1上接线端子；2静触头；3闸刀；4套管绝缘子；5下接线端子；6框架；7转轴；8拐臂；9升降绝缘子；10支柱绝缘子3、10KV高压隔离开关：二、高压隔离开关4、操

36、作注意事项：二、高压隔离开关在操作隔离开关时，应注意操作顺序。当合闸时，先合隔离开关，后合断路器；分闸时，先分断路器，后分隔离开关。这种操作通常称为倒闸操作。为了保证安全，一般要装有和断路器之间的连锁装置，以防止误操作。停电时先拉线路侧隔离开关，送电时先合母线侧隔离开关。而且在操作隔离开关前，先注意检查断路器确实在断开位置后，才能操作隔离开关。1、作用和特点：熔断器（文字符号为FU）是一种保护电器。它串联在电路中，当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断，切断故障电路使电气设备免遭损坏，并维持电力系统其余部分的正常工作。三、熔断器优点：结构简单、体积小、布置紧凑、使用方便；动作直 接，不需要继电保护

37、和二次回路相配合；价格低。缺点：每次熔断后须停电更换熔件才能再次使用，增加了 停电时间；保护特性不稳定，可靠性低；保护选择 性不易配合。三、熔断器2、分类和型号：（1）按安装地点分：户内式（N）和户外式（W）；（2）按使用电压高低分：高压熔断器和低压熔断器；（3）按灭弧方法分：瓷插式（C），封闭产气式（M），封闭填料 式（T），产气纵吹式；（4）按限流特性分：限流式和非限流式。三、熔断器2、分类和型号：三、熔断器3、结构和工作原理：熔断器主要由金属熔件（熔体）、支持熔件的触头、灭弧装 置和绝缘底座等部分组成。 熔断器串联在电路中使用，安装在被保护设备或线路的电源 侧。当电路中发生过负荷或短路时

38、，熔体被过负荷或短路电 流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔 断，使电路断开，设备得到了保护。熔断器具有安秒特性。 三、熔断器1、作用：高压负荷开关（文字符号为QL）是在高压隔离开关的基础上加入简单灭弧装置而成的，具有一定开断和关合能力的开关电器。它具有一定的分合闸速度，能通过一定的短路电流，也能开断正常的负荷电流和过负荷电流，但不能开断短路电流。因此，高压负荷开关可用于控制供电线路的负荷电流，也可用来控制空载线路、空载变压器及电容器等。四、高压负荷开关高压负荷开关在分闸时有明显的断口，可起到隔离开关的作用，与高压熔断器串联使用，前者作为操作电器投切电路的正常负荷电流，而后者作为

39、保护电器开断电路的短路电流及过负荷电流。四、高压负荷开关2、分类与型号：（1）按使用地点分为户内型和户外型。（2）按灭弧方式的不同，可以分为产气式、压气式、压缩空 气式、油浸式、真空式、SF6式等，近年来，真空式发 展很快，在配电网中得到了广泛应用。（3）按是否带熔断器可分为带熔断器和不带熔断器。四、高压负荷开关2、分类与型号：四、高压负荷开关3、结构：四、高压负荷开关互感器是电压、电流变换设备。供电系统中的高电压、大电流参数无法直接测量，供电设备的运行状态也无法直接从主回路上取的参数，因此，需要将高电压、大电流变成低电压和小电流，以供继电保护和电气测量使用。3.4 互感器（1）变压/流：互感

40、器将一次侧的高电压、大电流变成二次 侧标准的低电压和小电流。 （2）隔离高压，安全绝缘：采用互感器作为一次与二次电路 之间的中间元件，既可避免一次电路的高电压直接引入 仪表，继电器保护设备等二次设备，又可避免二次电路 的故障影响一次侧电路。（3）扩大仪表的范围：采用互感器以后，相当于扩大了仪表、 继电器的使用范围。 3.4 互感器一、电流互感器（TA） 二、电压互感器（TV）3.4 互感器1、外形结构：一、电流互感器（TA）2、分类型号：（1）按安装地点可分为屋内和屋外式。（2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙 壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式安装在平面 或支柱上

41、；装入式是套装在35kv及以上的变压器或多油断路 器油箱内的套管上，故也称为套管式。一、电流互感器（TA）2、分类型号：（3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸 渍，用于屋内低压电流互感器；浇注式以环氧树脂作绝缘， 目前，仅用于35kv及以下的屋内电流互感器；油浸式多为屋 外式。（4）按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式分为贯穿型 和母线型两种。（5）按电流互感器的工作原理，可分为电磁式、电容式、光电式 和无线电式。一、电流互感器（TA）2、分类型号：一、电流互感器（TA）3、工作原理：一、电流互感器（TA）4、使用注意事项：（1）电流互感器在工作时其二次侧不得开路。 （

42、2）电流互感器的二次侧必须有一端接地。（3）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。一、电流互感器（TA）5、操作和维护：（1）电流互感器的运行和停用，通常是在被测量电路的断路器断 开后进行的 。 （2）在停电时，停用电流互感器应将纵向连接端子板取下，将标 有“进”侧的端子横向短接。 （3）在电流互感器启、停用时，应注意在取下端子板时是否出现 火花。 一、电流互感器（TA）1、外形结构：二、电压互感器（TV）2、分类和型号：（1）按安装地点可分为户内式和户外式。（2）按相数可分为单相式和三相式。（3）按每相绕组数可分为双绕组和三绕组式。三绕组电压互感器 有两个二次侧绕组：基本二次绕组和辅助二次

43、绕组。辅助二 次绕组供接地保护用。（4）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式、串级油浸式 和电容 式等。干式多用于低压；浇注式用于335kV；油浸式主要 用于35kV及以上的电压互感器。二、电压互感器（TV）2、分类和型号：二、电压互感器（TV）3、工作原理：二、电压互感器（TV）4、使用注意事项：（1）电压互感器的一、二次侧必须加熔断器保护，不得短路。 （2）电流互感器的二次侧必须有一端接地。（3）电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。二、电压互感器（TV）5、运行和维护：电压互感器在额定容量下允许长期运行，但不允许超过最大容量运行。电压互感器在运行中不能短路。在运行中，值班员必须注意检查二次

44、回路是否有短路现象，并及时消除。当电压互感器二次回路短路时，一般情况下高压熔断器不会熔断，但此时电压互感器内部有异声，将二次熔断器取下后异声停止，其他现象与断线情况相同。二、电压互感器（TV）一、接闪器 二、避雷器3.5 避雷装置接闪器就是专门用来接受直击雷闪的金属物体。接闪器的金属杆称为避雷针。避雷针是防止直击雷 的有效措施。 避雷线是用来保护架空电力线路和露天配电装置免 受直击雷的装置。避雷带和避雷网用于在建筑物的边缘及凸出部分上 加装，通过引下线和接地装置很好地连接。 所有接闪器都必须经过引下线与接地装置相连。 一、接闪器避雷器有管型避雷器，阀型避雷器，金属氧化物避雷器等多 种类型。管型

45、避雷器又称排气式避雷器, 主要用于变配电所的进线保 护和线路绝缘弱点的保护，性能较好的管型避雷器还可用于 保护配电变压器。 阀型避雷器由火花间隙和阀片组成，装在密封的磁套管内。 阀型避雷器的火花间隙组是由多个单间隙串联组成的。二、避雷器管型避雷器 阀型避雷器 阀型避雷器的工作原理：正常运行时，间隙介质处于绝缘状态，仅有极小的泄漏电流通过阀片。当系统出现雷电过电压时，火花间隙很快被击穿，使雷电冲击电流很容易通过阀性电阻而引入大地，释放过电压负荷，阀片在大的冲击电流下电阻由高变低，所以冲击电流在其上产生的压降（残压）较低，此时，作用在被保护设备上的电压只是避雷器的残压，从而使电气设备得到了保护。二

46、、避雷器 1间隙；2电阻阀片 成套设备是制造厂成套供应的设备。成套设备是按电气主接线的要求，把开关设备、保护测量电器、母线和必要的辅助设备组合在一起，装配在一个或两个全封闭或半封闭的金属柜中，用来接受、分配和控制电能的总体装置。制造厂可生产各种不同一次线路方案的开关柜供用户选用。3.6 成套设备一、成套设备的分类与特点二、高压成套配电装置（高压开关柜）三、六氟化硫全封闭组合电器3.6 成套设备按电气设备安装的地点，可分为屋内成套设备和屋外成套设备。 为了节约用地，一般35kV及以下成套设备宜采用屋内式。 按电压等级分成高压成套设备和低压成套设备。 按结构形式分为固定式和移开式（抽屉式）。一、成

47、套设备的分类与特点按开关柜隔离构成形式分为铠装式、间隔式、箱型、环网柜。根据一次线路安装的主要元器件和用途，成套设备又可分为 很多种柜，如油断路器柜、负荷开关柜、熔断器柜、电压互 感器柜、隔离开关柜、避雷器柜。 低压成套设备只有屋内式一种，高压开关柜则有屋内式和屋 外式两种。 一、成套设备的分类与特点高压开关柜有固定式和手车式（移开式）两大类型。固定式高压开关柜柜内所有电器部件都固定在不能移动的 台架上，构造简单，也较为经济。这种防误型开关柜装设 了防止电气误操作和保障人身安全的闭锁装置，即所谓 “五防”：防止误分、误合断路器；防止带负荷误拉、 误合隔离开关；防止带电误挂地线；防止带接地线误

48、合隔离开关；防止人员误入带电间隔。二、高压配电装置（高压开关柜）手车式（或移开式）高压开关柜是一部分电器部件固定在可移动的手车上，另一部分电器部件装置在固定的台架上。当高压断路器出现故障需要检修时，可随时将其手车拉出，然后推入同类备用小车，即可恢复供电。因此采用手车式开关柜检修方便安全，恢复供电快，可靠性高，但价格较贵。二、高压配电装置（高压开关柜）新系列高压开关柜的全型号表示和含义： 二、高压配电装置（高压开关柜）六氟化硫全封闭组合电器是将变电所一次接线中的高压电器元件：断路器、母线、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、出线套管、电缆终端等的组合，全部元件封闭于接地的金属桶体

49、内，充以一定压力的六氟化硫气体，形成以六氟化硫为绝缘介质的金属封闭式开关设备，并通过电缆终端、进出线套管或封闭母线与外界相连。三、六氟化硫全封闭组合电器全封闭组合电器是一种新型的组合式电气设备，它是在六 氟化硫断路器的基础上进一步发展形成的，把各种控制和 保护电器全部进行封闭的组合电气设备。由于六氟化硫气 体绝缘性能优越，所以组合电器体积小，能节省变电站占 地面积，使变电站建设成本降低。在地铁变电所中，由于空间相对较小，对设备之间的安全 距离、设备检修等方面有较高的要求，十分适合采用封装 式的组合电器。三、六氟化硫全封闭组合电器三、六氟化硫全封闭组合电器全封闭组合电器（GIS）具有很大的优越性

50、。由于六氟化硫气体具有很高的绝缘强度，采用全封闭组合电器可缩小各元件之间的绝缘距离，从而使整套配电装置的占地面积和空间体积缩小，且现场的施工工作量大大减小。电气设备进行封装以后，避免了各种恶劣环境的影响，减少了设备故障的可能性，提高了人身安全和设备检修周期。城轨交通牵引变电所的类型有哪些？城轨交通牵引变电所中有哪些类型的设备？简述整流机组的结构原理。高压断路器的作用是什么？简述高压断路器的结构及各部分功能。高压隔离开关在线路中的主要作用是什么？隔离开关配合断路器进行停、送电操作时，应遵守的安全操作规定是什么？复习与思考高压负荷开关、高压熔断器的作用是什么？互感器在电力系统中有什么作用？互感器在

51、使用中要注意什么？为什么运行中电流互感器不允许开路？而电压互感器不允许短路？高压开关柜的“五防”是什么？什么是GIS组合电器？它在应用当中有哪些优点？复习与思考单元4 牵引变电所的电气接线4.1 电气主接线形式4.2 直流牵引变电所电气主接线4.3 次接线概述4.4 牵引变电所的控制、信号电路 【主要内容】4.1 电气主接线形式一、概述二、单母线接线三、双母线接线四、桥形接线变电所的电气主接线是指由变压器、断路器、开关设备、母线等及其连接导线所组成的接受和分配电能的电路。 1、对电气主接线的基本要求：（1）保证必要的供电可靠性和电能的质量（2）具有一定的运行灵活性（3）操作应尽可能简单、方便

52、（4）应具有扩建的可能性（5）技术上先进，经济上合理 一、概述2、电气主接线的基本类型电气主接线按有无母线分可分为有母线和无母线两大类。有母线的主接线形式包括单母线和双母线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段 带旁路母线等形式。 双母线又分为普通双母线、双母线分段、3/2断路器（又叫 一台半断路器）、双母线及带旁路母线的双母线等形式。 无母线的主接线形式有单元接线、桥形接线和角形接线。 一、概述 3、电气主接线图：用规定的设备文字和图形符号将各电气 设备，按连接顺序排列，详细表示电气设备的组成和连接关系的接线图。电气主接线图一般画成单线图。 一、概述一、概述1、单母线不分段接线

53、：二、单母线接线单电源供电单母线不分段接线 双单电源供电单母线不分段接线 适于小容量和用户对供电可靠性要求不高的发电厂或变电所中。1、单母线不分段接线：优点：结构简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建。隔离开关仅在检修电气设备时作隔离电源用，不作为倒闸操作电器。缺点：（1）母线或母线隔离开关检修时，连接在母线上的所有回路都 将停止工作。（2）当母线或母线隔离开关发生短路故障或断路器靠母线侧绝 缘套管损坏时，所有断路器将自动断开，造成全部停电。（3）检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。二、单母线接线2、单母线分段接线： 根据电源的数目和功率，母线可分为23段。一般认为单母线

54、分段接线应用在610kV。二、单母线接线用断路器分段 用隔离开关分段 2、单母线分段接线：优点：提高了供电的可靠性和灵活性。缺点：（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断 开接在该分段上的全部电源和出线，这样就减少了 系统的发电量，并使该段单回路供电的用户停电。（2）任一出线断路器检修时，该回路必须停止工作。二、单母线接线3、带旁路母线的单母线接线：平时旁路断路器和旁路隔离开关均处于分闸位置，旁路母线不带电。当需检修某线路断路器时，首先合上旁路断路器两侧的隔离开关，然后合上旁路断路器向旁路母线空载升压，检查旁路母线无故障后，再合上该线路的旁路隔离开关（等电位操作）。此后，断开该出线断

55、路器及其两侧的隔离开关，这样就由旁路断路器代替该出线断路器工作。二、单母线接线3、带旁路母线的单母线接线：优点：可以不停电检修断路器，提高了供电可靠性。缺点：当母线出现故障或检修时，仍然会造成整个主接线 停止工作。二、单母线接线4、带旁路母线的单母线分段接线：以检修1QF为例，简述其倒闸操作步骤：（1）向旁路母线充电，检查其是否完好。 合上QSd；断开QFP和QS2；合上QS4； 再合上QFP，使旁路母线空载升压， 若旁路母线完好，QFP不会自动跳闸。（2）接通1WL的旁路回路。合上1QSP。有 两条并列的向1WL供电的通电回路。（3）将线路1WL切换至旁路母线上运行。 断开断路器1QF及两侧

56、的隔离开关， 并在靠近断路器一侧进行可靠接地。 这时，断路器1QF退出运行，进行检 修，但线路1WL继续正常供电。二、单母线接线1、双母线不分段接线： 它有两组母线，一组为工作母线，另一组为备用母线。两组母线之间通过母线联络断路器（简称母联断路器）连接。每一电源和每一出线都经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线相连，任一组母线都可以作为工作母线或备用母线。 三、双母线接线1、双母线不分段接线：特点：（1）运行方式灵活。（2）检修母线时，电源和出线都可以继续工作，不会中断对用 户的供电。（3）检修任一回路母线隔离开关时，只需断开该回路。 三、双母线接线1、双母线不分段接线：（4）工作母线故障时

57、，所有回路能迅速恢复工作。（5）检修任一线路断路器时，可用母联断路器代替其工作。（6）便于扩建。双母线接线可以任意向两侧延伸扩建，不影响 母线的电源和负荷分配，扩建施工时不会引起原有回路停 电。 三、双母线接线1、双母线不分段接线：缺点：（1）在倒母线的操作过程中，需使用隔离开关切换所有负荷电 流回路，操作过程比较复杂，容易造成误操作。（2）工作母线故障时，将造成短时（切换母线时间）全部进出 线停电。（3）在任一线路断路器检修时，该回路仍需停电或短时停电 （用母联断路器代替线路断路器之前）。 三、双母线接线1、双母线不分段接线：（4）使用的母线隔离开关数量较大，同时也增加了母线的长 度，使得配

58、电装置结构复杂，投资和占地面积增大。 这种接线方式适用于供电要求比较高，出线回路较多的变 电所中，一般35kV出线回路为8回，110 220kV出线为4 回及以上的220kV母线。 三、双母线接线2、双母线分段接线：用分段断路器将工作母线分段，每段用 母联断路器与备用母线相连。接线具有单母线分段和双母线接线的特点，有较高的供电可靠性与运行灵活性，但所用电气设备较多，投资增大。另外，当检修某回路出线断路器时，则该回路停电，或短时停电后再用“跨条”恢复供电。双母线分段接线常用于大中型发电厂的发电机电压配电装置中。 三、双母线接线2、双母线分段接线： 三、双母线接线3、带旁路母线的双母线接线：目的是

59、为了不停电检修任一回路 断路器。带旁路母线的双母线接线，其供电可靠性和运行的灵活性都很高。但所用设备较多，占地面积大，经济性较差，因此，一般规定当220kV线路有5（或4）回及以上出线、110Kv线路有7（或6）回及以上时，可采用有专用旁路断路器的带旁路母线的双母线接线。 三、双母线接线3、带旁路母线的双母线接线：三、双母线接线3、带旁路母线的双母线接线：当出线回路数较少时，为了减少 断路器的数目，可不设专用的旁路断路器，而用母联断路器兼作旁路断路器。 三、双母线接线3、带旁路母线的双母线接线：双母线接线中，由于它比单母线接线增加了一套备用母线，故当工作母线发生故障时，可将全部回路迅速转换到由

60、备用母线供电，缩短停电时间。 双母线结线方式具有较好的运行灵活性。双母线接线的缺点是隔离开关数量多，配电装置结构复杂，转换步骤较繁琐，且一次费用和占地面积都相应增大。 适用于牵引变电所电源回路较多（四回路以上），具有通过母线给其他变电所输送大功率供电回路的场合。 三、双母线接线1、内桥接线：桥臂置于线路断路器的内侧。四、桥形接线内桥接线适用于输电线路较长、线路 故障率较高、穿越功率少和变压器不 需要经常改变运行方式的场合。1、内桥接线特点如下：（1）线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸，其余三条 支路可继续工作，并保持相互间的联系。（2）变压器故障时，联络断路器及与故障变压器同侧的线路 断路